还剩11页未读，
继续阅读
2022-2023学年安徽省合肥市百花中学等六校高一（下）期中物理试卷（含解析）
展开
这是一份2022-2023学年安徽省合肥市百花中学等六校高一（下）期中物理试卷（含解析），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于曲线运动，下列说法中正确的是( )
A. 曲线运动的加速度一定是变化的
B. 曲线运动速度一定发生变化
C. 曲线运动不一定都是变速运动
D. 物体在恒定合外力作用下不可能做曲线运动
2.一辆车通过一根跨过定滑轮的绳提升竖井中的物体，如图所示，小车匀速向左运动的过程中，速度大小为v，当连接小车的绳与水平面的夹角为60°时，此时物体运动的速率为( )
A. 12vB. 22vC. 32vD. v
3.已知某条河的河水流速处处相等，大小为4m/s，小船在静水中的速度大小恒为4m/s，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为30°，则船头指向与河岸的夹角为( )
A. 30°B. 45°C. 60°D. 75°
4.如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知( )
A. 太阳位于地球运行轨道的中心
B. 地球靠近太阳的过程中，运行速率减小
C. 火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
5.如图所示，一辆汽车驶上一圆弧形的拱桥，当汽车以30m/s的速度经过桥顶时，恰好对桥顶没有压力。若汽车以10m/s的速度经过桥顶，则汽车对桥顶的压力与汽车自身重力之比为( )
A. 2：3B. 8：9C. 1：3D. 1：9
6.地球的公转轨道接近圆，但哈雷彗星的绕日运动轨道则是一个非常扁的椭圆，如图所示。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年。已知哈雷彗星轨道半长轴约为17.8AU(地球和太阳之间的距离为1AU)。预计哈雷彗星下次回归将在( )
A. 2023年B. 2049年C. 2061年D. 2081年
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示为一皮带传动装置，A、C在同一大轮上，B在小轮边缘上，在传动过程中皮带不打滑，已知R=2r，rC=12R，则( )
A. ωC=ωBB. vC=vBC. vC=12vBD. ωB=2ωC
8.在光滑水平面内有一个直角坐标系xOy，某一物体在该平面内分别沿x轴方向的位移s—时间t图像和沿y轴方向的速度v—时间t图像分别如甲、乙图所示。对于物体在0～4s内的运动情况，下列说法中正确的是( )
A. t=2s时刻，物体的加速度大小为0.75m/s2
B. 0～4s内，物体做匀变速曲线运动
C. t=0时，物体的初速度大小为 10m/s
D. 0～4s内，物体的位移大小为4m
9.如图所示，A、B两个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ，已知A的质量为2m，B的质量为m，A离轴的距离为r，B离轴的距离为2r，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则当圆台旋转时( )
A. B的向心力大B. B的向心加速度大
C. B受的摩擦力小D. 当圆台转速增加时，B比A先滑动
10.如图所示，以v0=10m/s的速度水平抛出的小球，飞行一段时间垂直地撞在倾角θ=30°的斜面上，按g=10m/s2考虑，以下结论中正确的是( )
A. 物体飞行的时间是 3 sB. 物体撞击斜面时的速度大小为20 m/s
C. 物体飞行的时间是2 sD. 物体下降的距离是10 m
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用如图甲所示装置做探究向心力大小与线速度大小的关系。装置中光滑水平直杆随竖直转轴一起转动，一个滑块套在水平光滑杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，当滑块随水平杆一起转动时，细线的拉力就是滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的线速度可以通过速度传感器测得。
(1)要探究影响向心力大小的因素，采用的方法是______。
A.控制变量法B.等效替代C.微元法D.放大法
(2)实验中，要测量滑块做圆周运动的半径时，应测量滑块到______(选“力传感器”或“竖直转轴”)的距离。若仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及速度传感器的示数v，将测得的多组F、v值，在图乙F−v2坐标轴中描点，请将描出的点进行作图。若测得滑块做圆周运动的半径为r=0.2m，由作出的F−v2的图线可得滑块与速度传感器的总质量m=______kg(结果保留两位有效数字)。
12.图(a)是甲实验小组“研究平抛物体运动”的实验装置。
(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______。
A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B.每次释放小球的初始位置可以任意选择
C.轨道必须光滑
D.每次小球应从同一高度由静止释放
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标图中y，图像y−x2能说明小球运动轨迹为抛物线的______。
(3)乙实验小组采用频闪摄影的方法拍摄到如图(b)所示的“小球做平抛运动”的照片。已知拍摄时间每0.1s曝光一次，则图中每个小方格的边长为______cm，该小球平抛的初速度大小为______m/s(g取10m/s2)。
四、简答题：本大题共2小题，共28分。
13.如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R=0.5m，平台与轨道的最高点等高，一质量m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，A、P两点间的竖直高度h=0.8m，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°，已知sin53°=0.8，cs53°=0.6，g取10m/s2，求：
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0；
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L；
(3)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时的速度vQ=v0，则小球对轨道的内壁还是外壁有弹力？并求出该弹力的大小和方向？
14.如图所示，水平转台上有一个质量m=2kg的小物块，用长L=0.5m的细线将物块连接到转轴上，此时细线恰好绷直无拉力，细线与竖直转轴的夹角θ=37°，物块与转台间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现使转台由静止开始逐渐加速转动。g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)当绳子刚好出现拉力时，转台角速度ω1为多大？
(2)当物块刚要离开转台时，转台角速度ω2为多大？
(3)当转台角速度为ω3= 20rad/s时，细线的拉力为多大？
五、计算题：本大题共1小题，共12分。
15.飞机离地面高度为H=720m，飞机的水平飞行速度为v1=100m/s，追击一辆速度为v2=30m/s同向行驶的汽车，不考虑空气阻力，g取10m/s2，求：
(1)炸弹从投出到落地所需的时间是多少？
(2)欲使炸弹击中汽车，飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹？
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上，曲线运动可以受恒力，如平抛运动加速大小不变，故A错误；
BC、曲线运动的速度方向时刻在改变，故曲线运动一定是变速运动，故B正确、C错误；
D、物体在恒力作用下可以做曲线运动，如平抛运动，故D错误；
故选：B。
物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上，速度的方向与该点曲线的切线方向相同。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
2.【答案】C
【解析】解：将汽车的速度沿着绳子和垂直绳子方向正交分解，如图所示；物体上升的速度等于沿绳子方向上的分速度，故物体速度为：v1=vsin60°= 32v，故C正确，ABD错误。
故选：C。
先将汽车的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解，知道物体的速度等于沿绳子方向的分速度，由几何关系即可求出物体的速率。
该题考查了与绳子相关联的速度的分解问题相关的知识，知道在绳子两端的物体在沿着绳子方向的分速度大小相等。
3.【答案】C
【解析】解：小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为30°，即船在静水中的速度与河水流速的合速度方向与河岸的夹角为30°，已知河水流速与小船在静水中的速度大小均为4m/s，速度合成如下图所示：
由几何关系可得船在静水中的速度方向与河岸的夹角，即船头指向与河岸的夹角为60°，故C正确，ABD错误。
故选：C。
小船渡河时的位移方向就是船在静水中的速度与河水流速的合速度方向，应用平行四边形定则或三角形定则解答。
本题考查运动的合成与分解问题，要知道小船渡河时的运动方向是船在静水中的速度与河水流速的合速度方向。
4.【答案】D
【解析】解：A、根据开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，而非轨道中心，故A错误；
B、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以地球靠近太阳的过程中，运行速率将增大，故B错误；
C、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。故C错误；
D、根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，故D正确；
故选：D。
开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
该题以地球和火星为例子考查开普勒定律，正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键。
5.【答案】B
【解析】解：设汽车经过桥顶时桥顶对汽车的支持力为F，根据牛顿第二定律得
mg−F=mv2R
当v=v0=30m/s时，由牛顿第三定律知F=0
当v=v1=10m/s时，有mg−F′=mv12R
联立可得：F′=89mg
由牛顿第三定律知汽车对桥顶的压力大小等于F′，则汽车对桥顶的压力与汽车自身重力之比F′：mg=8：9，故ACD错误，B正确。
故选：B。
汽车通过桥顶时，恰好对桥顶没有压力，则桥顶对汽车没有支持力，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式。汽车以10m/s的速度经过桥顶时，由重力和桥面的支持力提供汽车的向心力，根据牛顿第二定律求出支持力，结合牛顿第三定律求解。
本题考查向心力在生活中的应用，关键对汽车进行运动情况分析和受力情况分析，确定向心力来源，然后根据牛顿第二定律和向心力列式解答。
6.【答案】C
【解析】解：设彗星的周期为T哈，地球的公转周期为T地，由开普勒第三定律根据题意，由开普勒第三定律：a3T2=k，可得：R地3T地2=a哈3T哈2
代入数据解得：T哈≈75年，所以(1986+75)年=2061年．则预计哈雷彗星下次回归将在2061年，故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据开普勒第三定律，结合题意即可解题。
本题考查学生对开普勒第三定律的理解和应用。
7.【答案】CD
【解析】解：AD、A、C两点共轴转动，具有相同的角速度。AB两点线速度相等，根据ω=VR，RA=2RB，得：A与B的角速度之比为1：2，所以C点与B点的角速度大小之比为1：2，ωB=2ωC，故A错误，D正确。
B、因为vA=vB，C点与B点的角速度大小之比为1：2，根据v=rω得：vC=12vB，故B错误C正确。
故选：CD。
两轮子靠传送带传动，轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点，具有相同的角速度。根据a=V2r求出向心加速度的比值。
解决本题的关键知道靠传送带传动轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点，具有相同的角速度。以及掌握向心加速度的公式
8.【答案】BC
【解析】解：A、由图可知，物体在x轴方向做匀速直线运动，速度为1m/s，在y轴方向做初速度为3m/s的匀减速直线运动，由图无法求出t=2s时加速度，故A错误；
C、t=0时，物体的初速度大小为v0= vx02+vy02= 12+32m/s= 10m/s，故C正确；
B、0～4s内，物体的加速度沿y轴方向，大小恒定，而初速度的方向和加速度方向不在同一条直线，所以物体做匀变速曲线运动，故B正确；
D、0～4s内，物体在x轴方向方向的位移为4m，y轴方向的位移无法求出，所以无法求出物体位移的大小，故D错误。
故选：BC。
根据题意与图示图像分析清楚物体沿x轴方向与沿y轴方向的运动性质与运动过程，然后应用运动学公式应用运动的合成与分解知识分析答题。
解决本题的关键知道质点在x方向和y方向上的运动规律，根据平行四边形定则进行合成，注意掌握曲线运动的条件。
9.【答案】BD
【解析】解：两个物体都做匀速圆周运动，(任意一个)物体受力如图所示；
由于两物体共轴转动，它们的角速度ω相等，由题意可知，rB=2rA=2r；
AC、两物体做圆周运动的向心力由摩擦力提供，fA=(2m)ω2rA=2mω2r，fB=mω2rB=mω2⋅(2r)=2mω2r，则fA=fB，故AC错误；
B、由a=ω2r可知，则B的向心加速度较大，故B正确；
D、当摩擦力达到最大静摩擦力时，物体开始滑动，由牛顿第二定律得：μmg=mω2r，解得ω= μgr，μ相同，轨道半径越大，临界角速度越小，物体越先滑动，因此B比A先滑动，故D正确；
故选：BD。
先对物体进行运动分析与受力分析，找出向心力来源，根据向心力公式求出摩擦力，再求出物体受最大静摩擦力时的临界角速度．
对物体正确受力分析、确定什么力提供向心力是正确解题的前提与关键，知道物体做圆周运动的角速度相等，应用向心加速度公式、向心力公式即可正确解题．
10.【答案】AB
【解析】解：A、小球撞在斜面上时速度与竖直方向的夹角为30°，则根据速度的分解可得：
竖直方向的速度为：vy=v0tan30∘=10 33m/s=10 3m/s，
则物体飞行的时间t=vyg=10 310s= 3s，故A正确，C错误。
B、根据平行四边形定则知，物体撞击斜面的速度大小为：v=v0sin30∘=1012m/s=20m/s，故B正确。
D、物体下降的高度为：h=vy22g=30020m=15m，故D错误。
故选：AB。
根据速度与斜面垂直，结合平行四边形定则求出竖直分速度，根据速度时间公式求出飞行的时间．根据平行四边形定则求出物体撞击斜面的速度大小，根据速度位移公式求出下降的距离．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，难度不大．
11.【答案】A 竖直转轴 0.18
【解析】解：(1)要探究影响向心力大小与线速度的关系，保持滑块与速度传感器的总质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故A正确；
(2)实验中，因为滑块在水平方向上做圆周运动，故要测量滑块做圆周运动的半径时，应测量滑块到竖直转轴的距离；
作出F−v2图线，如图所示：
根据F=mv2r知图线的斜率为：k=mr
则有：mr=910
代入数据解得：m=0.18kg。
故答案为：(1)A；(2)竖直转轴，0.18。
(1)研究一个物理量与多个物理量的关系，先要控制一些物理量不变再进行研究，这种方法叫控制变量法；
(2)根据表格中的数据，做出F−v2图线，结合向心力的公式，通过图线的斜率求出滑块与速度传感器的总质量。
本题考查的是探究向心力大小与线速度大小的关系的实验，该实验采取的是控制变量法，具有一定的创新性。
12.【答案】AD B 10 2
【解析】解：(1)A、根据平抛运动的初速度沿水平方向可知斜槽末端切线水平，故A正确；
B、要保证每次的初速度相同，小球每次都应从同一位置从静止释放，故B错误，D正确；
C、斜槽轨道不一定要必须光滑，只要到达底端时小球的速度相同即可，故C错误。
(2)根据x=v0t，得y=12g×x2v02，那么y−x2图像是过原点的倾斜直线，故能说明小球运动轨迹为抛物线的是B。
(3)竖直方向，由Δy=gT2=l得：每个小方格的边长为l=gT2=10×0.12m=0.1m=10cm；水平方向上，小球做匀速直线运动，2l=v0T，所以v0=2lT=2×。
故答案为：(1)AD；(2)B；(3)10，2。
(1)保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度。
(2)利用平抛的水平位移规律和竖直位移规律消去时间t，可得y−x2的表达式，从而确定图象的形状；
(3)利用曝光时间和竖直方向的运动规律可以求解图中每个小方格的边长，然后再利用水平方向的运动求解出初速度的大小。
题考查实验，在该实验中要注意两点，一是斜槽末端要切线水平；另一点要求小球每次从同一位置静止释放。解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
13.【答案】解：(1)小球从A到P做平抛运动，竖直方向有：h=12gt2
代入数据解得：t=0.4s
小球恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，将速度分解到水平和竖直方向如图
由几何关系得：tan53°=vyv0=gtv0
代入数据解得：v0=3m/s
(2)小球从A到水平方向做匀速直线运动，有L=v0t
代入数据解得：L=1.2m
(3)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时的速度vQ=v0=3m/s
在Q点根据牛顿第二定律有FN+mg=mv2R
代入数据解得：FN=6.4N>0
根据牛顿第三定律可知小球对外壁有压力，方向竖直向上，大小为6.4N。
答：(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0为3m/s；
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L为1.2m；
(3)小球对轨道的外壁有弹力，该弹力的大小为6.4N，方向竖直向上。
【解析】(1)小球做平抛运动，竖直方向为自由落体运动，根据竖直方向位移—时间公式求解运动时间，根据几何关系求解初速度；
(2)小球水平方向做匀速直线运动，根据L=v0t求解水平位移；
(3)对小球受力分析，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律列式求解即可。
本题考查平抛运动和竖直面内的圆周运动，解题关键是分析好小球的运动情况，结合运动学公式和牛顿运动定律列式求解即可。
14.【答案】解：(1)当绳子刚好出现拉力时，由最大静摩擦力提供向心力，物块所受的最大静摩擦力大小为
fm=μmg
根据牛顿第二定律得
fm=mω12r=mω12Lsinθ
解得：ω1=5 63rad/s
(2)物块刚要离开转台时，转台对物块的支持力恰好为零，在水平方向上，根据牛顿第二定律得
Tsin37°=mω22Lsin37°
竖直方向上，根据平衡条件得
Tcs37°=mg
联立解得：ω2=5rad/s
(3)由于5 63rad/s< 20rad/s<5rad/s，所以物块受力如图所示。
水平方向上，由牛顿第二定律有
Tsinθ+f=mω32Lsinθ
竖直方向上，由平衡条件有
Tcsθ+N=mg
其中f=μN
联立解得：T=10N
答：(1)当绳子刚好出现拉力时，转台角速度ω1为5 63rad/s；
(2)当物块刚要离开转台时，转台角速度ω2为5rad/s；
(3)当转台角速度为ω3= 20rad/s时，细线的拉力为10N。
【解析】(1)当绳子刚好出现拉力时，物块受到的静摩擦力达到最大值，且由最大静摩擦力提供向心力，应用牛顿第二定律求出角速度。
(2)当物块刚要离开转台时，转台对物块支持力恰好为零，物块只受绳子的拉力与重力，它们的合力提供向心力，由牛顿第二定律求出角速度。
(3)分析物块的运动情况，根据牛顿第二定律解答。
本题考查牛顿第二定律在圆周运动中的应用，根据题意确定向心力大小是解题的前提，关键是确定临界条件，应用牛顿第二定律可以解题。
15.【答案】解：(1)由H=12gt2得炸弹下落时间为：t= 2Hg= 2×72010s=12s
(2)这段时间内，炸弹的水平位移为：
x1=v1t=100×12m=1200m
汽车的位移为：x2=v2t=30×12m=360m
故飞机距汽车的水平距离为：s=x1−x2=1200−360m=840m时投弹．
答：(1)炸弹从投出到落地所需的时间是12s．
(2)欲使炸弹击中汽车，飞机应在距离汽车的水平距离840m处投弹．
【解析】(1)炸弹离开飞机后做平抛运动，根据高度求出平抛运动的时间．
(2)结合炸弹的初速度和时间求出平抛运动的水平位移，结合汽车的速度求出汽车在炸弹平抛运动时间内的位移，从而得出飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，难度不大．
1.关于曲线运动，下列说法中正确的是( )
A. 曲线运动的加速度一定是变化的
B. 曲线运动速度一定发生变化
C. 曲线运动不一定都是变速运动
D. 物体在恒定合外力作用下不可能做曲线运动
2.一辆车通过一根跨过定滑轮的绳提升竖井中的物体，如图所示，小车匀速向左运动的过程中，速度大小为v，当连接小车的绳与水平面的夹角为60°时，此时物体运动的速率为( )
A. 12vB. 22vC. 32vD. v
3.已知某条河的河水流速处处相等，大小为4m/s，小船在静水中的速度大小恒为4m/s，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为30°，则船头指向与河岸的夹角为( )
A. 30°B. 45°C. 60°D. 75°
4.如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知( )
A. 太阳位于地球运行轨道的中心
B. 地球靠近太阳的过程中，运行速率减小
C. 火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
5.如图所示，一辆汽车驶上一圆弧形的拱桥，当汽车以30m/s的速度经过桥顶时，恰好对桥顶没有压力。若汽车以10m/s的速度经过桥顶，则汽车对桥顶的压力与汽车自身重力之比为( )
A. 2：3B. 8：9C. 1：3D. 1：9
6.地球的公转轨道接近圆，但哈雷彗星的绕日运动轨道则是一个非常扁的椭圆，如图所示。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年。已知哈雷彗星轨道半长轴约为17.8AU(地球和太阳之间的距离为1AU)。预计哈雷彗星下次回归将在( )
A. 2023年B. 2049年C. 2061年D. 2081年
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示为一皮带传动装置，A、C在同一大轮上，B在小轮边缘上，在传动过程中皮带不打滑，已知R=2r，rC=12R，则( )
A. ωC=ωBB. vC=vBC. vC=12vBD. ωB=2ωC
8.在光滑水平面内有一个直角坐标系xOy，某一物体在该平面内分别沿x轴方向的位移s—时间t图像和沿y轴方向的速度v—时间t图像分别如甲、乙图所示。对于物体在0～4s内的运动情况，下列说法中正确的是( )
A. t=2s时刻，物体的加速度大小为0.75m/s2
B. 0～4s内，物体做匀变速曲线运动
C. t=0时，物体的初速度大小为 10m/s
D. 0～4s内，物体的位移大小为4m
9.如图所示，A、B两个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ，已知A的质量为2m，B的质量为m，A离轴的距离为r，B离轴的距离为2r，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则当圆台旋转时( )
A. B的向心力大B. B的向心加速度大
C. B受的摩擦力小D. 当圆台转速增加时，B比A先滑动
10.如图所示，以v0=10m/s的速度水平抛出的小球，飞行一段时间垂直地撞在倾角θ=30°的斜面上，按g=10m/s2考虑，以下结论中正确的是( )
A. 物体飞行的时间是 3 sB. 物体撞击斜面时的速度大小为20 m/s
C. 物体飞行的时间是2 sD. 物体下降的距离是10 m
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用如图甲所示装置做探究向心力大小与线速度大小的关系。装置中光滑水平直杆随竖直转轴一起转动，一个滑块套在水平光滑杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，当滑块随水平杆一起转动时，细线的拉力就是滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的线速度可以通过速度传感器测得。
(1)要探究影响向心力大小的因素，采用的方法是______。
A.控制变量法B.等效替代C.微元法D.放大法
(2)实验中，要测量滑块做圆周运动的半径时，应测量滑块到______(选“力传感器”或“竖直转轴”)的距离。若仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及速度传感器的示数v，将测得的多组F、v值，在图乙F−v2坐标轴中描点，请将描出的点进行作图。若测得滑块做圆周运动的半径为r=0.2m，由作出的F−v2的图线可得滑块与速度传感器的总质量m=______kg(结果保留两位有效数字)。
12.图(a)是甲实验小组“研究平抛物体运动”的实验装置。
(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______。
A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B.每次释放小球的初始位置可以任意选择
C.轨道必须光滑
D.每次小球应从同一高度由静止释放
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标图中y，图像y−x2能说明小球运动轨迹为抛物线的______。
(3)乙实验小组采用频闪摄影的方法拍摄到如图(b)所示的“小球做平抛运动”的照片。已知拍摄时间每0.1s曝光一次，则图中每个小方格的边长为______cm，该小球平抛的初速度大小为______m/s(g取10m/s2)。
四、简答题：本大题共2小题，共28分。
13.如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R=0.5m，平台与轨道的最高点等高，一质量m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，A、P两点间的竖直高度h=0.8m，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°，已知sin53°=0.8，cs53°=0.6，g取10m/s2，求：
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0；
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L；
(3)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时的速度vQ=v0，则小球对轨道的内壁还是外壁有弹力？并求出该弹力的大小和方向？
14.如图所示，水平转台上有一个质量m=2kg的小物块，用长L=0.5m的细线将物块连接到转轴上，此时细线恰好绷直无拉力，细线与竖直转轴的夹角θ=37°，物块与转台间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现使转台由静止开始逐渐加速转动。g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)当绳子刚好出现拉力时，转台角速度ω1为多大？
(2)当物块刚要离开转台时，转台角速度ω2为多大？
(3)当转台角速度为ω3= 20rad/s时，细线的拉力为多大？
五、计算题：本大题共1小题，共12分。
15.飞机离地面高度为H=720m，飞机的水平飞行速度为v1=100m/s，追击一辆速度为v2=30m/s同向行驶的汽车，不考虑空气阻力，g取10m/s2，求：
(1)炸弹从投出到落地所需的时间是多少？
(2)欲使炸弹击中汽车，飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹？
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上，曲线运动可以受恒力，如平抛运动加速大小不变，故A错误；
BC、曲线运动的速度方向时刻在改变，故曲线运动一定是变速运动，故B正确、C错误；
D、物体在恒力作用下可以做曲线运动，如平抛运动，故D错误；
故选：B。
物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上，速度的方向与该点曲线的切线方向相同。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
2.【答案】C
【解析】解：将汽车的速度沿着绳子和垂直绳子方向正交分解，如图所示；物体上升的速度等于沿绳子方向上的分速度，故物体速度为：v1=vsin60°= 32v，故C正确，ABD错误。
故选：C。
先将汽车的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解，知道物体的速度等于沿绳子方向的分速度，由几何关系即可求出物体的速率。
该题考查了与绳子相关联的速度的分解问题相关的知识，知道在绳子两端的物体在沿着绳子方向的分速度大小相等。
3.【答案】C
【解析】解：小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为30°，即船在静水中的速度与河水流速的合速度方向与河岸的夹角为30°，已知河水流速与小船在静水中的速度大小均为4m/s，速度合成如下图所示：
由几何关系可得船在静水中的速度方向与河岸的夹角，即船头指向与河岸的夹角为60°，故C正确，ABD错误。
故选：C。
小船渡河时的位移方向就是船在静水中的速度与河水流速的合速度方向，应用平行四边形定则或三角形定则解答。
本题考查运动的合成与分解问题，要知道小船渡河时的运动方向是船在静水中的速度与河水流速的合速度方向。
4.【答案】D
【解析】解：A、根据开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，而非轨道中心，故A错误；
B、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以地球靠近太阳的过程中，运行速率将增大，故B错误；
C、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。故C错误；
D、根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，故D正确；
故选：D。
开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
该题以地球和火星为例子考查开普勒定律，正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键。
5.【答案】B
【解析】解：设汽车经过桥顶时桥顶对汽车的支持力为F，根据牛顿第二定律得
mg−F=mv2R
当v=v0=30m/s时，由牛顿第三定律知F=0
当v=v1=10m/s时，有mg−F′=mv12R
联立可得：F′=89mg
由牛顿第三定律知汽车对桥顶的压力大小等于F′，则汽车对桥顶的压力与汽车自身重力之比F′：mg=8：9，故ACD错误，B正确。
故选：B。
汽车通过桥顶时，恰好对桥顶没有压力，则桥顶对汽车没有支持力，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式。汽车以10m/s的速度经过桥顶时，由重力和桥面的支持力提供汽车的向心力，根据牛顿第二定律求出支持力，结合牛顿第三定律求解。
本题考查向心力在生活中的应用，关键对汽车进行运动情况分析和受力情况分析，确定向心力来源，然后根据牛顿第二定律和向心力列式解答。
6.【答案】C
【解析】解：设彗星的周期为T哈，地球的公转周期为T地，由开普勒第三定律根据题意，由开普勒第三定律：a3T2=k，可得：R地3T地2=a哈3T哈2
代入数据解得：T哈≈75年，所以(1986+75)年=2061年．则预计哈雷彗星下次回归将在2061年，故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据开普勒第三定律，结合题意即可解题。
本题考查学生对开普勒第三定律的理解和应用。
7.【答案】CD
【解析】解：AD、A、C两点共轴转动，具有相同的角速度。AB两点线速度相等，根据ω=VR，RA=2RB，得：A与B的角速度之比为1：2，所以C点与B点的角速度大小之比为1：2，ωB=2ωC，故A错误，D正确。
B、因为vA=vB，C点与B点的角速度大小之比为1：2，根据v=rω得：vC=12vB，故B错误C正确。
故选：CD。
两轮子靠传送带传动，轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点，具有相同的角速度。根据a=V2r求出向心加速度的比值。
解决本题的关键知道靠传送带传动轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点，具有相同的角速度。以及掌握向心加速度的公式
8.【答案】BC
【解析】解：A、由图可知，物体在x轴方向做匀速直线运动，速度为1m/s，在y轴方向做初速度为3m/s的匀减速直线运动，由图无法求出t=2s时加速度，故A错误；
C、t=0时，物体的初速度大小为v0= vx02+vy02= 12+32m/s= 10m/s，故C正确；
B、0～4s内，物体的加速度沿y轴方向，大小恒定，而初速度的方向和加速度方向不在同一条直线，所以物体做匀变速曲线运动，故B正确；
D、0～4s内，物体在x轴方向方向的位移为4m，y轴方向的位移无法求出，所以无法求出物体位移的大小，故D错误。
故选：BC。
根据题意与图示图像分析清楚物体沿x轴方向与沿y轴方向的运动性质与运动过程，然后应用运动学公式应用运动的合成与分解知识分析答题。
解决本题的关键知道质点在x方向和y方向上的运动规律，根据平行四边形定则进行合成，注意掌握曲线运动的条件。
9.【答案】BD
【解析】解：两个物体都做匀速圆周运动，(任意一个)物体受力如图所示；
由于两物体共轴转动，它们的角速度ω相等，由题意可知，rB=2rA=2r；
AC、两物体做圆周运动的向心力由摩擦力提供，fA=(2m)ω2rA=2mω2r，fB=mω2rB=mω2⋅(2r)=2mω2r，则fA=fB，故AC错误；
B、由a=ω2r可知，则B的向心加速度较大，故B正确；
D、当摩擦力达到最大静摩擦力时，物体开始滑动，由牛顿第二定律得：μmg=mω2r，解得ω= μgr，μ相同，轨道半径越大，临界角速度越小，物体越先滑动，因此B比A先滑动，故D正确；
故选：BD。
先对物体进行运动分析与受力分析，找出向心力来源，根据向心力公式求出摩擦力，再求出物体受最大静摩擦力时的临界角速度．
对物体正确受力分析、确定什么力提供向心力是正确解题的前提与关键，知道物体做圆周运动的角速度相等，应用向心加速度公式、向心力公式即可正确解题．
10.【答案】AB
【解析】解：A、小球撞在斜面上时速度与竖直方向的夹角为30°，则根据速度的分解可得：
竖直方向的速度为：vy=v0tan30∘=10 33m/s=10 3m/s，
则物体飞行的时间t=vyg=10 310s= 3s，故A正确，C错误。
B、根据平行四边形定则知，物体撞击斜面的速度大小为：v=v0sin30∘=1012m/s=20m/s，故B正确。
D、物体下降的高度为：h=vy22g=30020m=15m，故D错误。
故选：AB。
根据速度与斜面垂直，结合平行四边形定则求出竖直分速度，根据速度时间公式求出飞行的时间．根据平行四边形定则求出物体撞击斜面的速度大小，根据速度位移公式求出下降的距离．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，难度不大．
11.【答案】A 竖直转轴 0.18
【解析】解：(1)要探究影响向心力大小与线速度的关系，保持滑块与速度传感器的总质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故A正确；
(2)实验中，因为滑块在水平方向上做圆周运动，故要测量滑块做圆周运动的半径时，应测量滑块到竖直转轴的距离；
作出F−v2图线，如图所示：
根据F=mv2r知图线的斜率为：k=mr
则有：mr=910
代入数据解得：m=0.18kg。
故答案为：(1)A；(2)竖直转轴，0.18。
(1)研究一个物理量与多个物理量的关系，先要控制一些物理量不变再进行研究，这种方法叫控制变量法；
(2)根据表格中的数据，做出F−v2图线，结合向心力的公式，通过图线的斜率求出滑块与速度传感器的总质量。
本题考查的是探究向心力大小与线速度大小的关系的实验，该实验采取的是控制变量法，具有一定的创新性。
12.【答案】AD B 10 2
【解析】解：(1)A、根据平抛运动的初速度沿水平方向可知斜槽末端切线水平，故A正确；
B、要保证每次的初速度相同，小球每次都应从同一位置从静止释放，故B错误，D正确；
C、斜槽轨道不一定要必须光滑，只要到达底端时小球的速度相同即可，故C错误。
(2)根据x=v0t，得y=12g×x2v02，那么y−x2图像是过原点的倾斜直线，故能说明小球运动轨迹为抛物线的是B。
(3)竖直方向，由Δy=gT2=l得：每个小方格的边长为l=gT2=10×0.12m=0.1m=10cm；水平方向上，小球做匀速直线运动，2l=v0T，所以v0=2lT=2×。
故答案为：(1)AD；(2)B；(3)10，2。
(1)保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度。
(2)利用平抛的水平位移规律和竖直位移规律消去时间t，可得y−x2的表达式，从而确定图象的形状；
(3)利用曝光时间和竖直方向的运动规律可以求解图中每个小方格的边长，然后再利用水平方向的运动求解出初速度的大小。
题考查实验，在该实验中要注意两点，一是斜槽末端要切线水平；另一点要求小球每次从同一位置静止释放。解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
13.【答案】解：(1)小球从A到P做平抛运动，竖直方向有：h=12gt2
代入数据解得：t=0.4s
小球恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，将速度分解到水平和竖直方向如图
由几何关系得：tan53°=vyv0=gtv0
代入数据解得：v0=3m/s
(2)小球从A到水平方向做匀速直线运动，有L=v0t
代入数据解得：L=1.2m
(3)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时的速度vQ=v0=3m/s
在Q点根据牛顿第二定律有FN+mg=mv2R
代入数据解得：FN=6.4N>0
根据牛顿第三定律可知小球对外壁有压力，方向竖直向上，大小为6.4N。
答：(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0为3m/s；
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L为1.2m；
(3)小球对轨道的外壁有弹力，该弹力的大小为6.4N，方向竖直向上。
【解析】(1)小球做平抛运动，竖直方向为自由落体运动，根据竖直方向位移—时间公式求解运动时间，根据几何关系求解初速度；
(2)小球水平方向做匀速直线运动，根据L=v0t求解水平位移；
(3)对小球受力分析，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律列式求解即可。
本题考查平抛运动和竖直面内的圆周运动，解题关键是分析好小球的运动情况，结合运动学公式和牛顿运动定律列式求解即可。
14.【答案】解：(1)当绳子刚好出现拉力时，由最大静摩擦力提供向心力，物块所受的最大静摩擦力大小为
fm=μmg
根据牛顿第二定律得
fm=mω12r=mω12Lsinθ
解得：ω1=5 63rad/s
(2)物块刚要离开转台时，转台对物块的支持力恰好为零，在水平方向上，根据牛顿第二定律得
Tsin37°=mω22Lsin37°
竖直方向上，根据平衡条件得
Tcs37°=mg
联立解得：ω2=5rad/s
(3)由于5 63rad/s< 20rad/s<5rad/s，所以物块受力如图所示。
水平方向上，由牛顿第二定律有
Tsinθ+f=mω32Lsinθ
竖直方向上，由平衡条件有
Tcsθ+N=mg
其中f=μN
联立解得：T=10N
答：(1)当绳子刚好出现拉力时，转台角速度ω1为5 63rad/s；
(2)当物块刚要离开转台时，转台角速度ω2为5rad/s；
(3)当转台角速度为ω3= 20rad/s时，细线的拉力为10N。
【解析】(1)当绳子刚好出现拉力时，物块受到的静摩擦力达到最大值，且由最大静摩擦力提供向心力，应用牛顿第二定律求出角速度。
(2)当物块刚要离开转台时，转台对物块支持力恰好为零，物块只受绳子的拉力与重力，它们的合力提供向心力，由牛顿第二定律求出角速度。
(3)分析物块的运动情况，根据牛顿第二定律解答。
本题考查牛顿第二定律在圆周运动中的应用，根据题意确定向心力大小是解题的前提，关键是确定临界条件，应用牛顿第二定律可以解题。
15.【答案】解：(1)由H=12gt2得炸弹下落时间为：t= 2Hg= 2×72010s=12s
(2)这段时间内，炸弹的水平位移为：
x1=v1t=100×12m=1200m
汽车的位移为：x2=v2t=30×12m=360m
故飞机距汽车的水平距离为：s=x1−x2=1200−360m=840m时投弹．
答：(1)炸弹从投出到落地所需的时间是12s．
(2)欲使炸弹击中汽车，飞机应在距离汽车的水平距离840m处投弹．
【解析】(1)炸弹离开飞机后做平抛运动，根据高度求出平抛运动的时间．
(2)结合炸弹的初速度和时间求出平抛运动的水平位移，结合汽车的速度求出汽车在炸弹平抛运动时间内的位移，从而得出飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，难度不大．
相关试卷
2022-2023学年安徽省合肥百花中学等六校高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2022-2023学年安徽省合肥百花中学等六校高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
安徽省合肥市百花中学等六校2022-2023学年高一下学期期末联考物理试卷(含答案)： 这是一份安徽省合肥市百花中学等六校2022-2023学年高一下学期期末联考物理试卷(含答案)，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
安徽省合肥市百花中学等六校2022-2023学年高一下学期4月期中物理试题（Word版附解析）： 这是一份安徽省合肥市百花中学等六校2022-2023学年高一下学期4月期中物理试题（Word版附解析），共15页。试卷主要包含了5vBD等内容，欢迎下载使用。
